ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN VĂN ĐẠM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1017.07 KB, 164 trang )
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ....................................................................... 3
1.1 Nguồn điện : ...................................................................................................................... 3
1.2 Phụ tải:............................................................................................................................... 4
CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG
TRONG MẠNG ĐIỆN.................................................................................................................... 6
2.1Cân bằng cơng suất tác dụng : ................................................................................................ 6
2.2Cân bằng công suất phản kháng : ........................................................................................... 8
CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ............................................ 10
3.1 Đề xuất các phương án: ....................................................................................................... 10
3.1.1Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện :...................................................... 10
3.1.2.Các phương án lưới điện : ........................................................................................... 12
3.1.5. Bảng tổng kết cho từng phương án :.......................................................................... 56
3.2 So sánh các phương án về kinh tế và vhọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất: ............ 57
3.2.1.Phương pháp tính kinh tế :........................................................................................... 57
CHƯƠNG IV. CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC
TRẠM, CHỌN SƠ ĐỒ CỦA CÁC TRẠM VÀ CỦA MẠNG ĐIỆN. ......................................... 68
4.1. chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện ....... 68
4.2. Chọn số lượng và công suất MBA trong các trạm hạ áp.................................................... 68
4.3. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện: ........................................................................... 71
CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA .................................................. 72
MẠNG ĐIỆN ................................................................................................................................ 72
5.1. Chế độ phụ tải cực đại ........................................................................................................ 72
5.1.1. Đường dây NĐ-6: ........................................................................................................ 72
5.1.2.Các đường dây NĐ-7, NĐ-8, NĐ-9.............................................................................. 74
5.1.3.Các đường dây HT-5-NĐ ............................................................................................. 76
5.1.4.Các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4. ................................................................... 79
5.1.5.Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống .............................................................. 84
5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:...................................................................................................... 85
5.2.1Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm khi phụ tải cực tiểu:........................................... 85
5.2.2. Các đường dây NĐ-6, NĐ-7, NĐ-8, NĐ-9. ................................................................ 87
5.2.3. Các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4. .................................................................. 87
5.2.4.Các đường dây HT-5-NĐ: ............................................................................................ 89
5.2.4.Cân bằng chính xác cơng suất trong hệ thống:............................................................. 94
5.3. Chế độ sau sự cố :............................................................................................................... 95
5.3.1Sự cố ngừng một tổ máy: .............................................................................................. 95
5.3.2Sự cố đứt một mạch trên đường dây liên lạc NĐ-5:...................................................... 96
5.3.3Sự cố đứt một mạch trên đường dây liên lạc HT-5: ...................................................... 98
CHƯƠNG VI: CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN.... 100
6.1.Tính điện áp các nút trong mạng: ...................................................................................... 100
6.1.1.Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121kV): ......................................................................... 100
6.1.2.Chế độ phụ tải cực tiểu:.............................................................................................. 102
6.1.3.Chế độ sau sự cố:........................................................................................................ 105
6.2.Điều chỉnh điện áp trong mạng điện:................................................................................. 112
6.2.1.Chọn đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1:......................................................... 114
6.2.2. Chọn đầu điều chỉnh trong máy biến áp các trạm cịn lại: ........................................ 117
CHƯƠNG VII: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN............... 120
7.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện: ...................................................................................... 120
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
1
eBook for You
MỤC LỤC
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
7.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện: ................................................................. 121
7.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện:................................................................................ 121
7.4. Tính chi phí và giá thành: ................................................................................................. 122
7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm: ...................................................................................... 122
7.4.2. Chi phí tính tốn hàng năm: ...................................................................................... 122
7.4.3. Giá thành truyền tải điện năng:.................................................................................. 123
7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại: .......................... 123
PHẦN II : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO ......................................................................... 126
CÔNG SUẤT 160 KVA – 10/0,4 kV.......................................................................................... 126
1. Phần mở đầu: ....................................................................................................................... 126
2. Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây: ................................................................................... 126
3. Chọn thiết bị điện áp cao: .................................................................................................... 127
4. Chọn thiết bị điện hạ áp:...................................................................................................... 130
5. Tính ngắn mạch: .................................................................................................................. 134
6. Kiểm tra các khí cụ điện:..................................................................................................... 137
6.1 Kiểm tra khí cụ điện cao áp (Cầu chì tự rơi): ................................................................ 137
6.2 Kiểm tra khí cụ điện hạ áp:............................................................................................ 138
7. Tính tốn nối đất cho trạm biến áp:..................................................................................... 143
8. Kết cấu trạm : ...................................................................................................................... 146
PHẦN III : ................................................................................................................................... 147
THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP 10 kV .......................................................................... 147
1. CÁC SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TỐN............................................................................ 147
1.1. Phân loại đường dây trên khơng................................................................................... 147
1.2. Hệ số an tồn ................................................................................................................ 147
1.3. Vùng khí hậu ................................................................................................................ 148
1.4. Thơng số kỹ thuật của dây dẫn ..................................................................................... 149
2. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ TRÊN ĐƯỜNG DÂY........................... 150
2.1. Chọn khoảng cột........................................................................................................... 150
2.2. Chọn cột........................................................................................................................ 152
2.3. Chọn xà, sứ ................................................................................................................... 153
2.4. Chọn móng cột ............................................................................................................. 153
2.5. Thiết kế chống sét cho tuyến đường dây ...................................................................... 154
3. KIỂM TRA CÁC PHẦN TỬ TRONG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG DÂY 154
3.1. Kiểm tra khoảng cách an toàn ...................................................................................... 154
3.2. Kiểm tra uốn cột trung gian.......................................................................................... 156
3.3. Kiểm tra uốn cột cuối ................................................................................................... 158
3.4. Kiểm tra chống lật móng cột trung gian ....................................................................... 159
3.5. Kiểm tra chống lật móng cột cuối ................................................................................ 161
3.6. Thiết kế móng dây néo. ................................................................................................ 161
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
2
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính tốn thiết
kế. Để chọn được phương án tối ưu cần phân tích những đặc điểm của nguồn và phụ
tải.
Tính tốn thiết kế có chính xác hay khơng hồn tồn phụ thuộc vào mức độ chính xác
của cơng tác thu thập phụ tải và phân tích nó.
Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành của
nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cosϕ và khả năng điều
chỉnh, đồng thời có thể đưa ra các sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế –kĩ thuật
cao nhất.
Mạng điện được thiết kế bao gồm 1 nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện công suất vơ
cùng lớn
1.1.1 Hệ thống điện
Hệ thống điện có cơng suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110kV bằng
0,85. vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi công
suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình
thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có cơng suất vơ cùng lớn cho
nên chọn hệ thống làm nút cân bằng công suất và là nút cơ sở điện áp. Ngồi ra, do hệ
thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ cơng suất trong nhà
máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng được dự trữ
sẽ được lấy từ hệ thống điện.
1.1.2 Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có cơng suất định mức là 100MW, công
suất đặt: PĐNĐ = 3.100 = 300 MW. Hệ số công suất Cosφ = 0,85
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
3
eBook for You
1.1 Nguồn điện :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động
lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc của nhà máy
nhiệt điện là ổn định, cơng suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự
thay đổi của phụ tải trong mạng điện. Đồng thời công suất tự dùng của NĐ thường
chiếm khoảng 6 đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện.
Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận hành
với (80 – 90%Pđm). Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% công suất định
mức, nghĩa là:
Pkt = 80%Pdm
Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát
Pkt =
80
.3.100 = 240MW
100
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, hai máy còn
lại sẽ phát 80%Pđm, nghĩa là tổng công suất phát của NĐ là:
PF =
80
.2.100 = 160MW
100
Khi sự cố một máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất định mức, như
vậy :
PF = 2.100 = 200MW
Phần công suất tác dụng thiếu sẽ lấy từ HT
1.2 Phụ tải:
Trong hệ thống điện thiết kế có 8 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có hệ số
cosϕ=0,90. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax=5000 h. các phụ tải đều có yêu
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
4
eBook for You
ra của NĐ bằng:
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các
trạm hạ áp bằng10kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Ta có bảng thơng số các phụ tải:
Hộ tiêu thụ
.
S max (MVA)
Smax
(MVA)
.
S min (MVA)
Smin
(MVA)
50+24.2161i
55.56
35+16.95127i
38.89
2
38+18.404236i
42.22
26.6+12.8829652i
29.56
3
40+19.37288i
44.44
28+13.561016i
31.11
4
30+14.52966i
33.33
21+10.170762i
23.33
5
36+17.435592i
40.00
25.2+12.2049144i
28.00
6
38+18.404236i
42.22
26.6+12.8829652i
29.56
7
36+17.435592i
40.00
25.2+12.2049144i
28.00
8
48+23.247456i
53.33
33.6+16.2732192i
37.33
Tổng
316+153.045752i 351.11 221.2+107.1320264i 245.78
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
5
eBook for You
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CƠNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN.
2.1Cân bằng cơng suất tác dụng :
Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các
nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và khơng thẻ tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn
thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần
phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất công suất trong
suất tiêu thụ.
Ngoải ra để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có sự dự trữ nhất định của cơng
suất tác dụng trong hệ thống..Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng ,liên
quan đến vận hành cũng như phát triển của hệ thống điện.
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với
hệ thống :
PNĐ + PHT =∑Ptt = m∑Pmax +∑∆P +Ptd+Pdt
(1.2.1)
Trong đó :
∑PNĐ:Tổng cơng suất tác dụng phát ra từ nhà máy nhiệt điện.
∑PHT:Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
∑Pmax:Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải
∑∆P :Tổng tổn thất cơng suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy
∑∆P=5% ∑Pmax
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
6
eBook for You
các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Ptd :Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng cơng suất đặt
của nhà máy
Pdt :Tổng công suất dự trữ trong mạng điện, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
Pdt=10%∑Pmax ,đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ
máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện khơng lớn. Bởi vì hệ thống có cơng suất vô
cùng lớn cho nên công suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa là: Pdt=0
m :hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)
Ptt: công suât tiêu thụ trong mạng điện.
tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại là :
∑Pmax=316(MW)
∑∆P=5% ∑Pmax=0,05.316=15,8(MW)
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
Ptd=10%Pđm=0,1.300=30(MW)
Do đó cơng suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
Ptt=316+15,8 +30= 361,8(MW)
Tổng công suât do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế là:
PNĐ=Pkt=240(MW)
Như vậy trong chế độ cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải là:
PHT=Ptt-PNĐ=361,8-240=121,8(MW)
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
7
eBook for You
Tổng công suât tác dụng trong mạng điên có giá trị :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
2.2Cân bằng công suất phản kháng :
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa
điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân bằng địi hỏi
khơng những chỉ đối với cơng suất tác dụng ,mà cịn đối với cả cơng suất phản kháng.
Sự cân bằng cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại sự cân bằng công
suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu công suất phản
kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ
tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để
đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống
,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
QF+QHT= ∑Qtt =m∑Qmax +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +Qtd +Qdt (1.3.1)
Trong đó:
QF :Tổng cơng suất phản kháng do nguồn điện phát ra
QHT : công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.
∑Qtt: Tổng công suất phản kháng tiêu thụ.
∑Qpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại
∑QL :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng
điện.
∑Qc : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra , khi cân
bằng sơ bộ có thể lấy ∑Qc=∑QL
∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính tốn sơ
bộ có thể lấy: ∑∆Qb =15%∑Qmax
Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
8
eBook for You
Phương trình cân bằng cơng suất phản kháng trong hệ thống:
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, đối với mạng điện thiết kế ,
công suất Pdt lấy ở hệ thống , nghĩa là Qdt=0
m :hệ số đồng thời.
Tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:
QF=PF.tgϕF=240.0,62=148,8(MVAr)
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:
QHT=PHT.tgϕHT=121,8.0,62=75,52(MVAr)
Tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại là: ∑Qmax=153,04(MVAr)
Tổng công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp là:
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện :
Qtd=Ptd.tgϕtd
Đối với cosϕtd=0,75 thì tgϕtd=0,88. Do đó : Qtd=30.0,88=26,4(MVAr)
Như vậy, tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện :
Qtt=153,04+22,96+26,4=202,39(MVAr)
Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:
QF+QHT=148,8+75,52=224,32(MVAr)
Từ kết quả trên ta thấy, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công
suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy khơng cần bù cơng suất phản kháng trong mạng điện
thiết kế.
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
9
eBook for You
∑∆Qb=0,15. 153,04=22,96(MVAr)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ.
3.1 Đề xuất các phương án:
3.1.1Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện :
Tính tốn lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc,
nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung
cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao. Mục đích tính tốn thiết kế là nhằm
tìm ra phương án phù hợp. Làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là
lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó những cơng việc phải tiến hành đồng thời như
lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính tốn các thơng số kỹ thuật, kinh tế …
Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau đây :
cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện
liên tục khơng được phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào, vì vậy trong phương
án nối dây phải có đường dây dự phòng.
-Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, …)
-Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ.
-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt và có khả năng
phát triển.
Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: cả 9 phụ tải đều là hộ
loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao. Do đó phải sử dụng các biện pháp cung
cấp điện như: lộ kép, mạch vịng.
Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thì phải có sự liên lạc giữa
nhà máy và hệ thống. Khi phân tích nguồn và phụ tải có phụ tải 1 nằm tương đối giữa
nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện nên sử dụng mạch đường dây NĐ-1-HT để liên
kết.
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
10
eBook for You
-Mạng điện phải đảm bảo tính án tồn cung cấp điện liện tục, mức độ đảm bảo an toàn
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
eBook for You
Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
11
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
3.1.2.Các phương án lưới điện :
Phương án I
9 10 11 12 13 14 15
6
7
9
8
NÐ
HTÐ
5
2
2
0 1
3
0 1
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
2
4
3
4
5
6 7
12
8
9 10 11 12 13 14 15
eBook for You
3
4
5
6 7
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Phương án II
9 10 11 12 13 14 15
6
7
9
8
NÐ
HTÐ
5
2
2
0 1
3
0 1
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
2
4
3
4
5
6 7
8
13
9
10 11 12 13 14 15
eBook for You
3
4
5
6 7
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Phương án III
10 11 12 13 14 15
6
7
9
9
8
NÐ
HTÐ
5
2
2
4
0
1
3
0
1
2
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
3
4
5
6
7
8
14
9
10 11
12 13 14 15
eBook for You
3
4
5
6
7
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Phương án IV
9 10 11 12 13 14 15
6
7
9
8
NÐ
HTÐ
5
2
2
0 1
3
0
1
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
2
4
3
4
5
6
7
8
15
9
10 11 12 13 14 15
eBook for You
3
4
5
6 7
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Phương án V
9 10 11 12 13 14 15
6
7
9
8
NÐ
HTÐ
5
2
2
0 1
3
0 1
2
4
3
4
5
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15
16
eBook for You
3
4
5
6 7
1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
3.1.4.Tính tốn cho từng phương án :
a.Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện :
Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan trọng, nó ảnh
hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện.
Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần chuyền tải và độ dài tải điện mà ta chọn độ lớn của
điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất.
Nên công suất chuyên tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi hơn, vì rằng giảm
được đáng kể lượng cơng suất tổn thất trên đường dây và trong máy biến áp, tuy nhiên
tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho cách điện đường dây và máy biến áp
cũng tăng. Do vậy ta cần cân nhắc kỹ lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý
nhất cho mạng điện.
ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức kinh nghiệm sau :
U = 4,34. L + 16.P
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
17
eBook for You
3.1.4.1 Phương án I :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
-P : là công suất đường dây cần truyền tải (MW).
-L :là khoảng cách cần truyền tải công suất.
-U : là điện áp định mức vận hành (KV) .Trường hợp công suất lớn và khoảng cách
truyền tải đến 1000 km thì ta cần phải sử dụng cơng thức sau của Zalesski:
Uđmi =
Pi(100 + 15 Li )
Ngoài ra nếu sử dụng cơng thức của G.A Harionov thì có thể thu được kết quả phù hợp
với tất cả các mức điện áp từ 35 kV đến 150 kV:
Uđmi =
1000
500 2500
+
Li
Pi
chung cho toàn mạng. Chọn cấp điện áp định mức của lưới điện tính cho từng nhánh,
tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải.Do điện áp định mức của mạng điện phụ
thuộc vào P va khoảng cách truyền tải nên để đơn giản ta chọn điện áp định mức chung
cho các phương án và dùng sơ đồ hình tia để xác định khoảng cách , điện áp vận hành
các lộ.
Quá trình tính tốn được tiến hành như sau:
∗ Đoạn HT1 :
L1 = 63,25 km
P 1 = 38 MW
UN1 = 4,34 63,25 + 16.38 = 112,44 . kV
∗ Đoạn NĐ-5-HT :
Ta tính dịng cơng suất ở chế độ bình thường :
PN5 = Pkt -PN -ΔPN-Ptd
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
18
eBook for You
Ta tính tốn điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp truyền tải
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Trong đó:
PN : Tổng cơng suất phụ tải nối với NĐ
PN =P6+ P7+ P8+ P9=40+38+36+48=162(MW)
ΔPN=0,05. PN=0,05.162=8,1(MW)
Pkt :Công suất vận hành kinh tế của NĐ , Pkt=240(MW)
Ptd: công suất tự dùng trong nhà máy điện, Ptd=30(MW)
Do đó PN5=240-162-8,1-30=39,9(MW)
Cơng suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-5 có thể tính gần đúng như
sau:
Như vậy :
.
S N 5 = 39,9 + 19,15i ( MVA)
Dịng cơng suất truyền tải trên đường dây HT-5 bằng:
.
.
.
S HT 5 = S 5 − S N 5
= 49+23.7307i − (39,9 + 19,15i)
=9.1+4.5787i ( MVA)
Điện áp tính tốn trên đoạn đường dây NĐ-5 là:
UN5 = 4,34 53,85 + 16.39,9 = 114,2 . kV
Điện áp tính tốn trên đoạn đường dây HT-5 là:
UHT5 = 4,34 53,85 + 16.9,1 = 61,3 . kV
Tính tốn tương tự ta có bảng sau:
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
19
eBook for You
QN5=PN5.tgϕ5=39,9.0,48=19,15(MVAr)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
chiều
đường
cơng
dây
suất(MW)
dài
điện áp
tính
tốn
điện áp
định
mức(kV)
(km)
(kV)
HT1
38
63.25
112.44
HT2
30
72.8
102.04
HT3
40
63.25
115.09
HT4
38
76.16
113.52
HT5
9.1
53.85
61.29
NĐ5
39.9
53.85
114.19
NĐ6
40
76.16
116.14
NĐ7
38
63.25
112.44
NĐ8
36
72.8
110.55
NĐ9
48
63.25
125.13
b.Lựa chọn tiết diện dây dẫn :
Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.Các dây
dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng điện khu vực ,các tiết diện
dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là :
I
Fkt = max
Jkt
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
20
(2.2)
eBook for You
110
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Trong đó :
Imax : dịng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A;
Jkt
: mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2
Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được :
Jkt = 1.1A/mm2
Dịng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng cơng thức
:
Imax =
Smax
.103
n.Udm 3
A (2.3)
n: số mạch của đường dây
Uđm : điện áp định mức của mạng điện,kV
Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại,MVA
Đối với các đường dây trên không , để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi
thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2
Sau đây ta sẽ tính tốn trên từng đoạn đường dây trong phương án 1:
Đoạn NĐ-5:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại là:
IN 5
SN 5
39,92 + 19,22
3
=
.10 =
= 116,14 A
2 3U®m
2 3.110
Tiết diện dây dẫn:
I
116,14
FN 5 = N 5 =
=105,6 mm 2
Jkt
1,1
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
21
eBook for You
Trong đó :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Ta chọn tiết diện F=120 mm2 có Icf=380A
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn ta phải kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong
các chế độ sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-5-HT , sự cố có thể xảy ra trong 2
trường hợp sau:
-Ngừng một mạch trên đường dây
-Ngừng một tổ máy phát điện
Nếu ngừng một mạch của đường dây thị dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I1sc = 2.I N 5 = 2.116,14 = 232,28 A
Như vậy I1sc
tổng công suất phát của NĐ bằng:
PF=2.100=200(MW)
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
Ptd=0,1.200=20(MW)
Công suất chạy trên đường dây bằng:
PN5=PF-PN -ΔPN-Ptd=200-162-8,1-20=9,9(MW)
Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:
QN5=PN5.tgϕF=9,9.0,62=6,14(MVAr)
.
Do đó: S N 5 = 9,9 + 6,14i MVA
Dịng cơng suất từ hệ thống truyền vào đường dây HT-5 bằng:
.
.
.
S H 5 = S5 − S N 5 = (49+23.7307i)-(9.9 + 6.14i)=39.1+17.5907i MVA
Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-5 bằng:
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
22
eBook for You
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát cịn lại sẽ phát 100% cơng suất. Do đó
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
I2 sc =
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
9,9 2 + 6,14 2
*103 = 30,57 A
2 3 *110
Như vậy I2sc
Dịng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại là:
IH 5
SH 5
9,12 + 4,582
3
=
.10 =
= 26,7 A
2 3U®m
2 3.110
Tiết diện dây dẫn:
Để khơng xuất hiện vầng quang trên đuờng dây ta chọn dây AC-70 có tiết diện
F=70mm2 và dòng điện Icf=265A
Nếu ngừng một mạch của đường dây thị dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I1sc = 2.I H 5 = 2 * 26,7 = 53,4 A
Như vậy I1sc
I2 sc
39,12 + 17,62
=
*103 = 112,5 A
2 3 *110
Như vậy I2sc
Đoạn H-1
∗
S = 38+18.4034iMVA
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
23
eBook for You
IH5
26,7
2
FH5 =
=
= 24, 3mm
J kt
1,1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
I m ax =
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
382 + 18,42
2 3.110
Fkt =
.103 = 110,8 A
110,8
= 100,7 mm 2
1.1
Ta chọn tiết diện F=120 mm2 có Icf=380A
F ≥ 70 mm-2. Trong q trình chọn thì điều kiện này đã thoả mãn.
Kiển tra điều kiện phát nóng :
Isc ≤ Icp với Isc = 2.Imax=2*110,8=221,6A
Isc :Dịng điện sự cố
Imax: Dòng ở chế độ phụ tải cực đại
Icp: Dòng điện cho phép lớn nhất.
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
24
eBook for You
Trong đó:
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
GVHD: Nguyễn Văn Đạm
Do đó ta có bảng tổng hợp các đoạn đường dây như sau:
đường công
suất(MVA)
HT1
38+18.4034i
110.8
100.73
120
380 221.61
HT2
30+14.529i
87.477
79.524
95
330 174.95
HT3
40+19.372i
116.64
106.03
120
380 233.27
HT4
38+18.4034i
110.8
100.73
120
380 221.61
HT5
9.1+4.5787i
26.734
24.304
70
265
53.47
NĐ5
39.9+19.152i 116.15
105.59
120
380
232.3
NĐ6
40+19.372i
116.64
106.03
120
380 233.27
NĐ7
38+18.4034i
110.8
100.73
120
380 221.61
NĐ8
36+17.4348i
104.97
95.429
95
330 209.94
NĐ9
48+23.2464i
139.96
127.24
120
380 279.92
c.Tính tổn thất điện áp :
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và
độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi thiết
kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có cơng suất
đủ lớn để cung cấp cho các phụ tải. Do đó khơng xét đến vấn đề duy trì tần số. Vì vậy
chỉ tiêu chất lượng điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện
áp định mức ở mạng điện thứ cấp.
Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo
các giá trị tổn thất điện áp.
Thực hiện: Nguyễn Anh Thế
25
eBook for You
Ibt(A)
Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Isc(A
dây
